Browsing by Author "LAOUABDIA SELLAMI Abdel Moiz"

Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    In-situ X-ray imaging and EBSD applied to the understanding of the mechanisms of solidification in silicon for photovoltaic applications.
    (Ecole Nationale Supérieure de Technologie et d'Ingénierie. Annaba (Ex ENSMM), 2023) LAOUABDIA SELLAMI Abdel Moiz; BENOUDIA Mohamed Cherif (Encadrant); MANGELINCK Nathalie (Encadrant); REGULA G. (Encadrant)
    Silicon is the dominant material in the photovoltaic sector. Its production still presents industrial and scientific research challenges to improve its performance while mastering the cost. Within this context, silicon obtained through the Cast-mono method has a quasi monocrystalline structure at a reduced cost compared to other techniques of monocrystalline ingot fabrication. However, the understanding of the mechanisms of the directional solidification of silicon remains important to develop this technique and control growth defects. During this dissertation, a unique approach combining two in-situ techniques and an ex-situ technique was adopted. In-situ techniques are based on X-ray imaging: radiography and topography (Bragg diffraction imaging). Radiography is mainly used to observe the solid-liquid interface, topography to observe deformations and crystalline defects during solidification. The ex-situ technique is EBSD (Electron BackScatter Diffraction), which is used to characterize the grain structure and their crystallographic orientations. The correlation of these 3 complementary techniques allows us to improve our understanding of nucleation and defect interaction phenomena during the directional solidification of Si. The comparative analysis reveals a significant occurrence of Σ3 twin boundaries in Cast-mono samples compared to pure samples. Similarly, random angle grain boundaries (RAGB) also show a higher occurrence, possibly due to grain competition. Σ3 grain boundaries (GBs) play a role in reducing dislocation density during solidification. The presence of artificially designed grain boundaries (ADGBs) and sub-grain boundaries (SGBs) in the bicrystal seeds leads to deformations in the crystal planes, which facilitate grain nucleation during solidification. SGBs, like GBs, exhibit competition during solidification and form observable grooves in topography.
  • Thumbnail Image
    Item
    Interaction between dislocations and grain boundaries in silicon.
    (Ecole Nationale Superieure de Technologie et d'Ingénierie. Annaba (Ex ENSMM), 2023) LAOUABDIA SELLAMI Abdel Moiz; BENOUDIA Mohamed Cherif (Encadrant); MANGELINCK N. (Encadrant); REGULA G. (Encadrant)
    L’utilisation du silicium dans le secteur photovoltaïque est dominante [1], cependant, sa méthode de production doit sans cesse être améliorée pour obtenir la performance souhaitée et un cout de production acceptable. La méthode Cast-mono permet d’obtenir une structure quasi monocristalline à un coût réduit par rapport aux autres techniques, l’inconvénient de cette dernière est la génération de défauts pendant l’étape d’élaboration des lingots, principalement de dislocations à cause de la désorientation des germes monocristallins utilisés au fond du creuset dans ce procédé. Au cours de cette dissertation, nous avons étudié la solidification de 4 échantillons de silicium issus de la méthode Cast-mono en utilisant une approche unique pour comprendre la dynamique des dislocations et leur interaction avec les défauts bidimensionnels, tels que les joints de grains (JDG), les sous-joints et l’interface solide-liquide (s/l). L’originalité de ce travail réside dans la corrélation d’une méthode in-situ (imagerie par diffraction de Bragg : topographie) pendant la solidification et d’une méthode ex-situ (Electron Backscatter Diffraction : EBSD). La corrélation de ces deux techniques nous permet d’améliorer notre compréhension des phénomènes de germination et d’interaction de défauts étendus pendant la solidification dirigée du silicium. Pendant la montée en température, la germination des dislocations au niveau des bords est observée ce qui peut être la conséquence de découpe. Les dislocations se déplacent perpendiculairement à l'interface s/l pendant la solidification, certaines se déplacent également horizontalement en raison des contraintes thermomécaniques appliquées pendant la solidification dirigée. Différentes sources de dislocations sont observées près des joints de grains. Les dislocations peuvent traverser de grandes distances dans les plans de glissement, sans être apparemment affectées par les joints de grains Σ3.